Синтезатор частоты для радиовещательного приемника УКВ на PIC16F84A и дисплее МТ-10Т7-7Т

С. РЯБОВ, С. ХЛОПОВСКИХ, г. Воронеж

В помещаемой здесь статье описан вариант простого синтезатора частоты на специализированной микросхеме LM7001. Управление им обеспечивает микроконтроллер PIC16F84A с жидкокристаллическим индикатором МТ-10Т7-7Т.

На разработку и практическое выполнение описываемого ниже устройства нас побудило желание создать простой, недорогой и, главное, доступный для повторения синтезатор частоты. Обычно применяемые микросхемы синтезаторов малодоступны и дороги, часто отсутствуют прошивки микроконтроллеров. Поиск, например, ЖК индикатора с контроллером НТ1613, продолжавшийся более года в разных фирмах города, оказался безрезультатным.

За основу устройства взят синтезатор частоты LM7001JM фирмы SANYO, часто применяемый в зарубежной бытовой радиоприемной технике.
Использованный в устройстве ЖК индикатор МТ-10Т7-7Т имеет много достоинств по сравнению с часто применяемыми на основе контроллера НТ1613: наличие десятичных точек, простота сопряжения с микроконтроллером по уровням сигналов, более широкий угол обзора и, главное, доступность.

Идея применить микросхему LM7001JM заимствована в статьях А. Темерева (UR5VUL) "УКВ синтезатор частот" и "Микросхемы серии LM7001 для синтезатора частот" ("Радио", 2003, № 4), за что авторы ему очень благодарны.

Технические характеристики синтезатора
Диапазоны синтезируемых частот, МГц ...........76,5...84,7 ; 98,7...118,7
Дискретность перестройки,кГц ..................50
Число запоминаемых каналов ....................21
Потребляемый ток, мА.................................24

Принципиальная схема устройства представлена на рис. 1. Для тактирования микроконтроллера DD1 использованы импульсы с частотой следования 400 кГц, снятые с внутреннего делителя синтезатора DA1 (сигнал SYC). При этом отпадает необходимость применения еще одного кварцевого резонатора на частоту 4 МГц и двух конденсаторов. Устройство было испытано с макетом приемника на диапазоны частот 65,8...74, 88...108 МГц и с промежуточной частотой 10,7 МГц, собранного на микросхемах К174ПС1 и TDA1083. Часть схемы приемника (его гетеродина) также изображена на рис. 1.

Для развязки синтезатора и контура гетеродина, а также усиления сигнала включен буферный усилитель на транзисторе VT2. Разумеется, можно использовать гетеродин, собранный и по другим схемам. Управляющим элементом, включенным в его контур, служит варикап VD1. Варикапы КВ132АТ продают в пакетах по три штуки, подобранные по параметрам, поэтому остальные можно использовать для перестройки контуров усилителя ВЧ.

С целью перекрытия интервала принимаемых радиоприемником частот 65,8...108 МГц напряжение питания каскада на транзисторе VT1 с ФНЧ R7C6R8C13 пришлось увеличить с 5 до 9 В, для чего применен отдельный стабилизатор DA2, Кроме того, из контура гетеродина удалены конденсаторы. В результате единственная входящая в него емкость — емкость варикапа. Управляющее напряжение на нем при частоте принимаемого сигнала 69,4 МГц равно 2,8 В, а при частоте 107,6 МГц — 6,12 В. Очевидно, что настройку контура можно сместить в ту или другую сторону растяжением или сжатием витков катушки L1.

Выходы В01, В02 синтезатора при переходе с частоты 74 (уровень 1 на В01) на 88 (уровень 1 на B02) МГц и обратно изменяют свое состояние, что реализовано программно, поэтому их можно использовать для переключения каких-нибудь цепей. Например, можно переключать разные гетеродины, если необходимо применить отдельные для каждого диапазона, или индицировать светодиодами включенные диапазоны. Это — выходы с открытым стоком, поэтому необходимо включение внешних резисторов.

Резистор R13 для изменения яркости свечения цифр подбирают под конкретный экземпляр индикатора HG1.
Микроконтроллер DD1 запоминает и хранит в энергонезависимой памяти частоты настройки (каналы), переключает каналы и обеспечивает их настройку, определяет канал "по умолчанию" на который происходит настройка при включении приемника, индицирует на ЖК индикаторе HG1 номер текущего канала и соответствующую ему частоту приема.

Время перестройки синтезатора "от края до края" равно около 30 с, причем переходы с частоты 74 на 88 МГц и обратно реализованы программно.

После включения питания приемник находится в рабочем режиме и настроен на канал "по умолчанию". Вид экрана ЖКИ при этом показан на рис. 2,а. Приемником управляют четырьмя кнопками: увеличить — "UP", уменьшить — "DOWN", настройка — "F", работа — "С" В рабочем режиме кнопками "UP" и "DOWN" выбирают каналы, ранее настроенные на нужные частоты.

При нажатии на кнопку "F" переходят в режим настройки частоты канала, номер которого высвечен на экране ЖКИ. В этом случае экран ЖКИ имеет вид, изображенный на рис. 2,б. Кнопками "UP" и "DOWN" устанавливают частоту, которая запоминается в EEPROM микроконтроллера DD1 при нажатии на кнопку "С". При однократном нажатии на кнопки "UP" и "DOWN" частота изменяется на один шаг, а при удержании каждой кнопки происходит ускоренная перестройка синтезатора Повторное нажатие на кнопку "С" превращает настроенный канал в канал "по умолчанию".

Из особых требований к используемым деталям следует указать одно: желательно, чтобы конденсаторы С1 и С2 были с малым ТКЕ. В устройстве применены резисторы МЛТ, кроме R5, которым служит резистор для поверхностного монтажа типоразмера 1206. Оксидные конденсаторы — любые малогабаритные, остальные конденсаторы — импортные аналоги конденсаторов К10-17Б, кроме СЗ при использовании синтезатора в корпусе SO-20 или MFP-20 (для поверхностного монтажа). Конденсатор в этом случае — также для поверхностного монтажа типоразмера 0805. Кварцевый резонатор — в корпусе НС-49U. Штыревая часть разъема Х1 (на схеме не показан) на плате — PLS-8R (угловая однорядная, с шагом 2,54 мм), гнездовая часть — PBS-8. Кнопки — TS-A6PS-130. Вместо транзистора КПЗОЗБ (VT1) применимы приборы той же серии с буквенными индексами А, И. Индикатор МТ-10Т7-7Т (HG1) заменим на МТ-10Т7-ЗТ.

Рисунок печатной платы и расположение деталей на ней при использовании синтезатора LM7001JM в корпусе SO-20 представлены на рис. 3, а в случае применения микросхемы в корпусе DIP-16 — на рис. 4 (в этом варианте резистор R13 установлен навесным монтажом).

Плата изготовлена по "лазерно-утюжной" технологии из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Под микроконтроллер PIC16F84A (DD1) установлена панель DIP18.

Кнопки в устройстве — с толкателями длиной 13мм, на которые можно надеть колпачки большего диаметра. Можно применить кнопки с меньшей длиной толкателя, но установить их на отдельной маленькой плате, которую можно разместить в удобном месте.

Кварцевый резонатор ZQ1 закрепляют в положении "лежа". Длина выводов транзистора VT1 — как можно меньше. Индикатор HG1 крепят к плате на стойках высотой 10 мм с резьбой МЗ и соединяют с платой проводом МГТФ 0,14. Разъем Х1 установлен на плате с таким расчетом, чтобы при вставлении в ответную (гнездовую) часть торец платы синтезатора соприкасался с кросс-платой, на которой установлены плата приемника и сетевой блок питания. Дополнительно плату синтезатора крепят к кросс-плате двумя дюралюминиевыми уголками (с отверстиями) и винтами с гайками МЗ (уголки вставлены между платой и резьбовыми стойками).

Подбор элементов ФНЧ не потребовался, но может понадобиться подбор полевого транзистора VT1.

Фотографии платы, изготовленной по рис. 4, с обеих сторон показаны на рис. 5 и 6, а с установленным индикатором — на рис. 7 (кнопки — на отдельной плате).